1.2. Стратиграфия и литология
Общая стратиграфия и литология. Изложены основные результаты завершившегося в 2012 г. международного бурового проекта, нацеленного на исследование ранней истории Земли на территории российской части Фенноскандинавского щита (FAR-DEEP). Основное внимание участников проекта было сфокусировано на проблеме становления аэробной системы Земли и развития серии взаимосвязанных глобальных событий в переходный период от позднего архея к раннему протерозою (2500-2000 млн лет). Бурение скважин выполнено в 2007 г. финской компанией SMOY, материально-техническое обеспечение осуществляла фирма «Минерал» (С.-Петербург). Проект финансировался фондом ICDP и частично Исследовательскими Советами Норвегии и Германии, институтом Астробиологии NASA, Геологической службой Норвегии, Центром Геобиологии Бергенского университета, Институтом геологии КарНЦ РАН. Получены образцы керна геологических формаций по двум регионам России (по Онежской структуре в Карелии, Печенгскому, Имандра-Варзугскому зеленокаменным поясам Кольского п-ова), общая длина 15 пробуренных скважин - 3650 м. К изучению керна были привлечены научные коллективы из 14 стран. Основные изучавшиеся вопросы истории развития Земли: первое глобальное оледенение, самое раннее и наиболее значимое положительное изменение изотопного состава углерода (Ломагунди-Ятулийское событие), доказательство существования наиболее древнего массового накопления органического вещества и генерации углеводородов (феномен «Шуньга»). Получены новые данные по геохронологии основных событий в ранней истории Земли. Керн скважин находится в г. Трондхейме, Геологическая служба Норвегии, он доступен для будущих исследований и образования. С обширной коллекцией фотографий керна и геохимическими данными можно познакомиться на сайте (http:///www.icdp-online.org). Первым значительным результатом проекта являются три тома материалов общим объемом около 1500 страниц (издательство Спрингер). Книги иллюстрированы фотографиями керна и естественных обнажений, геологическими картами, схемами реконструкций условий осадконакопления, в них содержится богатый материал по литологии и геохимии осадочных пород. Описанию общей геологии российской части Фенноскандинавского щита посвящен первый том, глобальных событий переходного периода - второй и третий том издания. Приводится список журнальных статей, опубликованных и подготовленных к изданию, в которых приведены основные результаты исследований по темам международного проекта [Melezhik V.A., Prave A.R. An important landmark in the study of the palaeoproterozoic world. // Тр. Карел. науч. центра РАН. -2012. -№ 3, с. 100-109.].
Возможности решения геохронологических задач резко возрастают при комплексном использовании изотопных методов. За последние годы для складчато-покровных поясов Сибири, показывают В.А. Верниковский и А.Е. Верниковская, выполнены сотни U-Pb анализов, разными методами (ID TIMS, SHRIMP) в разных лабораториях Мира. На примере Енисейского кряжа и Таймыра может быть продемонстрировано комплексирование U-Pb и Ar-Ar методов, на основе разных температур закрытия изотопных систем, которое позволяет расшифровывать разные этапы геологической эволюции регионов и разрабатывать корректные палеогеодинамические реконструкции. Так, для Енисейского кряжа установлены основные этапы неопротерозойской эволюции региона, включающие формирование палеоостровных дуг, офиолитов, аккреционно-коллизионные события и синхронные им процессы окраинно-континентального рифтогенеза и щелочного магматизма. Комплексирование изотопно-геохимических данных позволило поставить все эти события на свои места и создать геодинамическую модель формирования всего региона. Более того, использование наряду с U-Pb методами, Ar-Ar изотопных исследований численного моделирования, позволило проследить в регионе историю различных магматических и метаморфических термальных событий, а также выявить «долгоживущие» сутуры, сформированные в неопротерозое и вмещающие палеозойские и мезозойские магматические комплексы. Таймыросевероземельская складчато-покровная область в последние годы также стала ключевой структурой не только для понимания геодинамического развития обрамления Сибирской платформы, но и для геодинамической эволюции всей Центральной и Восточной Арктики. Во многом благодаря изотопно-геохимическим методам в формировании этого региона установлены два главных тектонических события - образование неопротерозойского аккреционного пояса, сложенного фрагментами островных дуг, офиолитов и террейнов разной природы, и позднепалеозойская коллизия Карского микроконтинента с Таймырской окраиной Сибири [Верниковский ВА., Верниковская А.Е. Анализ, геологическая интерпретация изотопно-геохронологических данных и геодинамические реконструкции покровно-складчатых поясов Сибири. // 5 Российская конференция по изотопной геохронологии «Геохронометрические изотопные системы, методы их изучения, хронология геологических процессов», Москва, 4-6 июня, 2012. Материалы конференции. -М. -2012. С. 74-75.].
А.Ф. Грачев приводит новые данные по химическому составу и изотопии гелия мантийных ксенолитов и вмещающих кайнозойских базальтов Паннонского бассейна и Богемского массива. Впервые полученные данные по изотопии гелия в базальтах и мантийных ксенолитах Паннонского бассейна и Богемского массива показывают очень низкие величины R/Ra, близкие к атмосфере или незначительно превышающие это значение, что указывает на то, что мантия под рассматриваемыми областями сильно дегазирована. То, что мантийные плюмы по данным сейсмической томография под областями новейшего вулканизма в Центральной Европе не прослеживаются глубже 200 км, означает весьма сильное растекание вещества плюма под литосферой Европы, в силу чего ножка плюма настолько тонка, что не может быть прослежена существующими методами [Грачев А.Ф. Деплетированная сублитосферная мантия под Богемским массивом и Паннонским бассейном: новые данные по составу и изотопии гелия мантийных ксенолитов и вмещающих базальтов и проблема существования мантийных плюмов в Центральной Европе. // Физ. Земли. -2013. -№ 5.].
Генетические взаимоотношения вулканических и плутонических пород в пределах крупных магматогенных структур, констатируют Н.Н. Крук, Г.А. Валуй и др., являются предметом постоянных дискуссий. Как правило, такие образования полагаются комагматичными. Однако в последнее время появляется все больше указаний на то, что породы вулканической и плутонической фаций в пределах единых крупных поясов либо различаются по возрасту, либо имеют различный состав и разные источники. Весьма показателен в этом отношении позднемезозойский-раннекайнозойский магматизм Южного Приморья. Эффузивный и интрузивный магматизм, отражающий взаимодействие Азиатской плиты с литосферой Тихого океана, проявился здесь в возрастном интервале от позднего сеномана до конца миоцена. В эволюции региона выделяются два крупных этапа. Первые (сеноман-маастрихт) соответствовал обстановке АКО андского типа, в то время как второй (палеоген-миоцен) был связан с обстановкой трансформной окраины, сопровождавшейся крупноамплитудными сдвигами, обусловившими, в конечном итоге, раскрытие Японского моря. Проведенные исследования показали, с одной стороны, наличие существенных возрастных различий между пространственно совмещенными эффузивными и интрузивными комплексами, принадлежащими одному крупного магматическому этапу, а с другой - пространственную разобщенность синхронных по времени проявлений эффузивного и интрузивного магматизма [Крук Н.Н., Валуй Г.А. и др. Позднемезозойский-раннекайнозойский гранитоидный магматизм Южного Приморья: новые данные Ar-Ar изотопных исследований. // 5 Российская конференция по изотопной геохронологии «Геохронометрические изотопные системы, методы их изучения, хронология геологических процессов», Москва, 4-6 июня, 2012. Материалы конференции. -М. -2012. С. 187-189.].
По результатам анализа комплексов планктонных и бентосных фораминифер М.Е. Мельниковым и С.П. Плетневым выполнено определение геологического возраста основных элементов разреза (слоев) кобальтоносных марганцевых корок Магеллановых гор. Слои корок формировались в следующие возрастные промежутки: слой I-1 - в позднем палеоцене - раннем эоцене, слой I-2 - в среднем - первой половине позднего эоцена, слой II - в среднем-позднем миоцене, слой III - в плейстоцене. Реликтовые слои ранее существовавших корок, в некоторых случаях подстилающих основной разрез, датированы кампан-маастрихтским и позднепалеоценовым возрастом. Данные по фораминиферам в целом соответствуют результатам, полученным ранее на основании анализа комплексов наннопланктона. Имеющиеся несущественные расхождения требуют дальнейшего уточнения и объяснения. Путем биостратиграфических исследований осадочного чехла выделены комплексы пород апт-туронского, кампан-маастрихтского, позднепалеоценового-эоценового, миоценового возраста и нелитифицированные плиоцен - четвертичные осадки. Сопоставление строения и состава слоев корок с одновозрастными образованиями осадочного чехла позволило установить, что слои I-1 и I-2 осаждались на глубинах, соответствующих условиям шельфа - верхней батиали (мельче 600 м). Реликтовые слои могли формироваться в еще более мелководных условиях, вплоть до фотической зоны. Образование двух верхних слоев II и III происходило в условиях, близких к современным [Мельников М.Е., Плетнев С.П. Возраст и условия формирования кобальтоносных марганцевых корок на Гайотах Магеллановых гор. // Литол. и полез. ископаемые. -2013. -№ 1, с. 3.].
Т.В. Каулина в работе рассматривает возможность прямого датирования процесса деформации, который является важным условием для понимания эволюции орогенных поясов. Установление возраста деформаций изотопными методами незаменимо в случае наложения друг на друга разновозрастных деформаций, когда поздние деформации наследуют структурный план ранних деформаций, и разделить их на основании только структурных данных невозможно. Исследования цирконов из основных и ультраосновных пород поясов Тана и Колвицкий также показали, что образование метаморфогенного циркона в породах, скорее всего, контролируется флюидным режимом метаморфизма, что подтверждается увеличением содержания циркона в породе со степенью рассланцевания, где наиболее проявлено флюидное воздействие. В нерассланцованном лейкогаббро Колвицкого массива циркона нет, появляется он только в гранатовом амфиболите по лейкогаббро. В региональном масштабе этот вывод подтверждается тем, что в габброноритах и габброанортозитах СЗ Беломорья метаморфического циркона нет, а в поясах Тана и Колвицкий, представляющих собой коллизионные сутуры, то есть крупномасштабные сдвиговые зоны, метаморфический циркон (нескольких генераций) присутствует во всех габброанортозитовых массивах. Вне сдвиговых деформаций объем флюида вероятно недостаточный, чтобы приводить к росту метаморфогенного циркона. Показано, что рост метаморфогенного циркона в зонах сдвиговых деформаций вероятнее всего происходит синхронно с деформацией. Отличительной чертой метаморфогенного циркона в этих условиях является изометричная форма, секториальность и «лоскутная» зональность, связанная с быстроменяющимися условиями роста [Каулина Т.В. Рост циркона в зонах сдвиговых деформаций. // 5 Российская конференция по изотопной геохронологии «Геохронометрические изотопные системы, методы их изучения, хронология геологических процессов», Москва, 4-6 июня, 2012. Материалы конференции. -М. -2012. С. 153-155.].
Переходный период между Эдиакарием и Кембрием, утверждают Wang Jianguo, Chen Daizhao Yan Detian и др. - один из наиболее критических отрезков Земной истории - отмечен драматическими биологическими, океаническими и геохимическими преобразованиями. В работе представлены изотопные данные высокого разрешения по углероду и сере, относящиеся к органическому веществу и пириту, а также специальные материалы по железу с больших глубин из формаций Лиучапо и Ниутитанг геологического блока Янгдзе южного Китая. Данные изотопии углерода, вместе с биостратиграфическим и радиометрическим датированием предлагают очевидное свидетельство смещения раздела Эдиакарий-Кембрий в пределах формации кремнистых сланцев Лиучапо и о повсеместной коррелированности этих сланцев с мелководными образованиями. В этом контексте особенности железа и данные изотопии серы свидетельствуют о преобладающем бескислородном режиме глубокого океана в переходное время до середины раннего Кембрия, после чего океан очень быстро окислился. Одновременно в этом периоде внезапно появилось огромное количество губок, которые некоторое время сосуществовали с разнообразными скелетными животными (Биота Ченгянг), колонизовавшими все ниши неглубокой воды, особенно в юго-западном Китае. Данный сценарий предполагает наличие причинной связи между глубоководным окислением и взрывным изменением значительного числа скелетных организмов в раннем Кембрие [Wang Jianguo, Chen Daizhao, Yan Detian и др. Evolution from an anoxic to oxic deep ocean during the Ediacaran-Cambrian transition and implications for bioradiation. // Chem. Geol. -2012. -306-307, с.129-138.].
Н.И. Запорожец и М.А. Ахметьев приводят подробные описания и корреляции разрезов средне- и верхнеэоценовых отложений Омского прогиба (юг Западносибирской плиты), вскрытых в скв. 9 (у пос. Чистоозерное, Новосибирская область) в осевой части прогиба и в скв. 8 (у пос. Русская Поляна, юг Омской области) на его южном крыле. Отмечены перерывы в основании и кровле русско-полянских слоев - литостратона, выделенного из объема люлинворской свиты на том основании, что он имеет существенно тонкотерригенный состав и практически не содержит кремневого микропланктона. Перекрывающая эти слои тавдинская свита (средний-верхний эоцен) традиционно принимается в объеме ее двух подсвит. Формирование этой свиты происходило в условиях изоляции Западносибирского внутреннего моря от Арктического бассейна. Рассмотрен характер эвстатических колебаний, особенно в период накопления азолловых слоев, при существенном опреснении вод поверхностного слоя. Дано сравнение кривой «коэффициента мористостис для Западно-сибирского бассейна, построенной по изменению количественного соотношения в изученных разрезах органикостенного фитопланктона и палиноморф высших растений, с модифицированным вариантом известной кривой Вейла. Отмечено кратковременное повышение уровня Западносибирского моря в конце позднего эоцена перед его окончательным осушением на рубеже эоцена и олигоцена в результате глобальной регрессии гляциологической природы [Запорожец Н.И., Ахметьев М.А. Средний и верхний эоцен Омского прогиба, Западно-сибирская плита; палинологические, стратиграфические, гидрологические и климатические аспекты. // Стратигр. Геол. корреляция. -2013. 21. -№ 1, с. 102.].
Девонское время на территории Горного Алтая В.Н. Коржнев позиционирует как обстановку субдукционной окраины континента и связывается с заложением Рудно-Алтайской островодужной системы, существовавшей в эмсе-раннем карбоне. По петрохимическим характеристикам вулканогенных пород реконструированы коллизионные обстановки в нижнем девоне зап. и центр. Алтая, нижнедевонский тыловой рифт в вост. Алтае. Обстановка шельфовой зоны континента существовала практически непрерывно на протяжении всего девона. По простиранию отдельные части карбонатно-терригенного шельфа замещались породами вулканического шельфа. Начиная со среднего девона в результате трансгрессии, зона шельфа продвинулась в вост. районы Горного Алтая [Коржнев В.Н. Фациальные ассоциации геодинамических обстановок девона Горного Алтая. // Ленинградская школа литологии. Материалы Всероссийского литологического совещания, посвященного 100-летию со дня рождения Л.Б. Рухина, Санкт-Петербург, 25-29 сент., 2012. -СПб. -2012. С. 60-62.].
Д.И. Панов исследовал триасовые и нижнеюрско-ааленские отложения, которые формировались в бассейнах в принципиально разных геодинамических условиях и проявлялись совершенно одинаково и в Крыму, и на Кавказе. Верхнетриасовые отложения - в сокращающихся бассейнах - реликтах Палеотетиса, закрывавшихся в конце триаса. Закрытие этих бассейнов не сопровождалось ни существенными деформациями, ни горообразованием. Нижнеюрско-алленские отложения накапливались в новообразованных бассейнах рифтогенного типа на пассивной окраине Тетис в условиях растяжения. В синемюре и раннем плинсбахе происходило заложение бассейнов, с позднего плинсбаха до аалена - их расширение и углубление, а в конце аалена - начале байоса - их закрытие, сопровождающееся складчатостью и, в какой-то степени, горообразованием [Панов Д.И. Соотношение позднетриасовых и раннеюрских бассейнов в Крымско-Кавказском сегменте Средиземноморского пояса. // Юрская система России: проблемы стратиграфии и палеогеографии. 4 Всероссийское совещание, Санкт-Петербург, 26-30 сент., 2011. -СПб. -2011. С. 163-164.].
Ю.О. Гаврилов, Ю.В. Кущева и др. рассмотрели изменения вещественного состава и структурно-текстурных характеристик юрского терригенного комплекса вдоль профиля по р. Аварское Койсу (Дагестан), пересекающего зоны с существенно различным типом деформаций отложений - от зоны моноклинали до зоны интенсивных деформаций и развития кливажа. Показано, что эти изменения заключаются в смене ассоциаций глинистых минералов, политипных модификаций слюдистых минералов, их индекса кристалличности, объемного веса пород, отражательной способности витринита и др. Нарастание степени вторичных преобразований пород и, прежде всего, интенсивности кливажа сопровождается существенным уменьшением измеренного с помощью K-Ar метода радиологического возраста отложений при одновременном увеличении их стратиграфического возраста [Гаврилов Ю.О., Кущева Ю.В. и др. K-Ar система литолого-минералогические и структурно-геологические характеристики юрского терригенного комплекса Северо-Восточного Кавказа. // Литол. и полез. ископаемые. -2012. -№ 6, с. 543.].
С.И. Исаков, В.М. Газеев, А.Г. Гурбанов и др. приводят краткий обзор истории исследований отложений пеплов Кавказа и Предкавказья, свидетельствующих о значительной распространенности пеплов в неоген-четвертичных толщах, о неоднородности их состава и разнообразии регионов, откуда он был привнесен. Сравнение пеплов, залегающих в разрезах различных вулканических построек, с аналогами из разных районов Кавказа и Предкавказья, расположенных на удалении в несколько десятков и сотен километров от них, показало: 1) большинство линз и горизонтов пеплов дальнего разноса вполне сопоставимы со своими аналогами, залегающими в разрезах вулканов Кавказа; для их сравнения предлагается использовать содержания SiO2, K2O, Rb и величины отношений Rb/Sr, Na2O/K2O; 2) существуют линзы пеплов, появление которых, по-видимому, следует объяснять существованием неизвестных вулканов, которые в настоящее время находятся в погребенном состоянии в пределах Терско-Каспийского краевого прогиба [Исаков С.И., Газеев В.М., Гурбанов А.Г. и др. Вулканические пеплы в неоген-четвертичных отложениях Кавказа и Предкавказья: история исследования, источники, корреляция разрезов. // Геология и полезные ископаемые Кавказа. Сб. науч. ст. Ин-та геол. ДНЦ РАН. Вып. 57. Материалы Научно-практической конференции к 55-летию Института геологии ДНЦ РАН, Махачкала, 5-8 сент., 2011. -Махачкала. -2011. С. 81-84.].
В.Н. Михайловым и Я.Г. Аухатовым предложен подход для литолого-генетической интерпретации кластеров. В целом последовательность формирования и обработки базы данных (БД) керна выглядит следующим образом: 1) добавление описаний керна скважин в БД; заполнение полей классификаторов, опираясь на текстовое описание керна; построение дендрограмм и анализ классов, выделенных по дендрограммам; определение основных признаков, по которым будут выделяться литолого-генетические типы; 2) добавление в БД эталонных слоев, содержащих набор характерных признаков для каждого из классов, выделенных по дендрограмме; 3) корректировка весовых коэффициентов признаков; 4) генетическая интерпретация выделенных литотипов; 5) добавление в словарь БД литотипов пород, классифицированных на предыдущем этапе; разработка условных знаков для визуализации литотипов на геол. колонках; 6) классификация всех прослоев в базе данных в соответствии с определенными литотипами; визуализация результатов классификации в виде геолого-геофизических колонок в соответствии с принятой легендой [Михайлов В.Н., Аухатов Я.Г. Методика литолого-генетической типизации на основе кластерного анализа. // Приоритетные и инновационные направления литологических исследований. Материалы 9 Уральского литологического совещания, Екатеринбург, 23-25 окт., 2012. -Екатеринбург. -2012. С. 113-115.].
Региональная стратиграфия. Наиболее актуальными проблемами региональной стратиграфии - стратиграфия позднего докембрия и палеозоя Сибири. Выпущен сборник научных трудов, содержание которого связано с детализацией и совершенствованием региональных стратиграфических схем, с проблемами границ конкретных стратиграфических подразделений рифея, венда, кембрия, ордовика, силура, девона, карбона и перми, с детальным изучением литостратиграфических и биостратиграфических подразделений, монографическим описанием трилобитов, брахиопод, конодонтов, рыб древнейших геол. эпох [Региональная стратиграфия позднего докембрия и палеозоя Сибири. // Сборник научных трудов. СНИИГГиМС.-Новосибирск. -2013. 186 с.].
После достижения скважиной 5Г на станции Восток поверхности оз. Восток перед исследователями Г.Л. Лейченковым и А.М. Попковым стоит важнейшая задача – проанализировать донные осадки, которые несут важнейшую информацию о подледной экосистеме и изменениях природной среды Антарктиды в геологическом прошлом. Депрессия подледникового оз. Восток представляет собой рифтовый грабен на границе тектонических блоков земной коры. Согласно сейсмическим исследованиям, мощность осадочного чехла в озере незначительная (100-300 м), что указывает на низкую скорость седиментации. Косвенные данные об изменении климата и флуктуациях массы льда в Антарктиде позволяют сделать некоторые выводы об истории осадконакопления в оз. Восток. На протяжении устойчивого оледенения Антарктики (после 14-12 млн лет) осадконакопление практически отсутствовало и большая часть рыхлых осадков оз. Восток предположительно имеет олигоценовый - среднемиоценовый возраст (34-14 млн лет) [Лейченков Г.Л., Попков А.М. Прогнозный осадочный разрез подледникового озера Восток. // Лед и снег. -2012. -№ 4, с. 21-30.].
Т.А. Садчикова, В.А. Друщиц, В.В. Петрова и др. на основании изучения имеющегося каменного материала и опубликованных данных по минералогии кайнозойских осадков Северо-Восточной Арктики провели реконструкцию источников питания и условий осадконакопления в кайнозое на шельфе и островах моря Лаптевых. Объектами изучения послужили минералы тяжелой фракции отложений данного возраста архипелага Новосибирских островов (острова Фаддеевский, Новая Сибирь, Котельный), о. Сардах в дельте р. Лена; использованы также материалы публикаций по современным осадкам моря Лаптевых. Помимо минералов тяжелой фракции привлечены данные об изменении состава глинистых минералов, их возможных диагенетических преобразованиях, что послужило источником информации об изменении физико-химических условий в бассейнах седиментации [Садчикова Т.А., Друщиц В.А., Петрова В.В. и др. Области сноса терригенного материала и осадконакопление на шельфе Восточной Арктики в кайнозое. // Геология и геоэкология континентальных окраин Евразии. Специальное издание. Геология и полезные ископаемые окраинных морей Евразии. Сборник. -М. -2012. С. 41-57.].
А.М. Гагиева впервые обобщила геохронометрические данные по рифейским и палеозойским магматическим, метаморфическим и рудным образованиям Омолонского массива (ОМ) и применен новый подход к интерпретации больших массивов изотопных датировок. Проведен сравнительный анализ геологических и геохронометрических данных, позволивший уточнить и детализировать последовательность и длительность эндогенных событий, имевших место в послераннепротерозойской - домезозойской истории ОМ. Установлен полимодальный характер гистограмм K-Ar датировок дорифейских, рифейских и среднепалеозойских образований, свидетельствующий о неоднократных нарушениях их изотопных систем последующими эндогенными процессами. Показано, что время их проявления, установленное геологическими методами, укладывается в интервалы статистически значимых минимумов на полимодальных гистограммах. Использование минимумов конкретизировало геохронологическую привязку этапов магматизма. Сделано заключение о том, что наиболее ранний вулканизм чехла ОМ относится к кембрию, эндогенная активизация дорифейского фундамента в юж. и сев. частях ОМ началась не одновременно и выражалась по-разному: на юге - в раннем и среднем рифее, на фоне активного воздымания, в форме динамометаморфизма, внедрения габброидов, формирования Fe-Mg-Ca метасоматитов; на севере - в кембрии, в форме вулкано-плутонизма, при нисходящем тектоническом режиме. Впервые выполнено U-Pb SHRIMP датирование акцессорных цирконов из вулканитов низов разреза кедонской серии. Его результаты хорошо согласуются с геол. данными, результатами Rb-Sr и K-Ar датирования и позволяют уточнить момент начала кедонского вулканизма [Гагиева А.М. Эндогенные события в позднедокембрийской и палеозойской истории Омолонского массива: сопоставление геологических и геохронометрических данных. // Автореф. дисс. на соиск. уч. ст. канд. геол.-минерал. наук. Рос. ун-т дружбы народов. -М. -2013.].
|
